毕业设计 可发性聚苯乙烯生产工艺的设计.docVIP

摘 要 本文介绍可发性聚苯乙烯（EPS）的生产工艺，由聚合和后处理两部分构成。聚合是采用悬浮聚合的方式，用到的原料包括苯乙烯单体、纯水、活性磷酸钙（TCP）、过氧化二苯甲酰（BPO）、过氧化苯甲酸叔丁酯、戊烷（正戊烷和异戊烷）等。可发性聚苯乙烯的生产有“一步法”和“二步法”，而这里着重讨论运用“一步法”的生产方法。另外，还将研究可发性聚苯乙烯生产过程中的影响因素。 关键词：可发性聚苯乙烯，一步法，悬浮聚合，苯乙烯 一、前言 （一）可发性聚苯乙烯简介 可发性聚苯乙烯树脂，英文简称（EPS），通称聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物具有质轻、价廉、导热率低、吸水性小、电绝缘性能好、隔音、防潮、成型工艺简单等优点，EPS）的生产开始于40年代，其制备工艺现有一步浸渍法（一步法）和二步浸渍法（二步法）。自50年代由德国BASF公司开发EPS珠粒生产工艺后, 泡沫塑料由于成型工艺及设备简易可行, 并可制成各种形状、不同密度的产品, 因而发展迅速。70年代以来，国外一步法工艺开发的主要类型如下：聚合后期加发泡剂法，以日本日立化成公司为例，以在聚合转化率80％85％BASF公司为代表，将包括发泡剂在内的所有物料一次加入，采用较好的配方设计和控制技术，可制得粒径分布窄的珠粒产品。种子聚合选用可发性聚苯乙烯（EPS）、聚苯乙烯PS）、聚氯乙烯（PVC）等作为聚合种子，得到合乎要求的可发性聚苯乙烯珠粒。以日本钟渊化学公司为例，将离心收集的一定规格可发性聚苯乙烯细颗粒作为聚合的种子，分散在分散介质中，然后进行悬浮聚合。在实际生产中，国外大量采用的仍是聚合后期加发泡剂法。 在国内，60年代才开始可发性聚苯乙烯80年代以前国内一直用传统的二步法工艺。90年代初先后引进荷兰Shell公司一步法生产工艺在上海高桥化工厂和金陵石化公司塑料厂投产, 开创了我国一步法工艺的先河。在该工艺中，PS珠粒的浸渍是在聚合过程中一起完成的。悬浮聚合时采用了有机与无机悬浮稳定剂，发泡剂为戊烷，在聚合后期加入。反应结束后，从水相中分离出可发性聚苯乙烯”聚合工艺和“二步法”聚合工艺。 1．“一步法”工艺 “一步法”是将苯乙烯单体、引发剂、分散剂、水、发泡剂和其他助剂一起加入反应釜聚合，得含发泡剂的树脂颗粒，经洗涤、离心分离和干燥，制得EPS珠粒产品。工艺流程如图所示： 2．“二步法”工艺 “二步法”是将苯乙烯聚合成一定粒度的聚苯乙烯珠粒，再经分级过筛，再重新加水、乳化剂、发泡剂和其他助剂，于浸渍釜内加热浸渍，故此法又称后浸渍法。工艺流程如图所示： 3．“一步法”与“二步法”工艺比较 两种生产工艺区别就是在“一步法”的生产过程中，聚合和浸渍两个工段是在同一个反应釜里发生。而对于“二步法”来说生产出的可发性聚苯乙烯珠粒质量较好。就能耗等来说“一步法”能耗低、流程短、自动化程度高、易于集中控制。 “一步法”虽有缺点，但与“二步法”比较仍是利多弊少，特别是在经济上占有极大优势，故目前国内外生产EPS较为普遍地应用一步浸渍法。 （四）可发性聚苯乙烯“一步法”工艺生产过程 “一步法”生产可发性聚苯乙烯共经过聚合（备料、投料、低温造粒）、浸渍、洗涤、干燥、分筛、涂膜、振动检查和包装工序［6］。 每釜料的生产周期一般为16-17小时左右。 1．聚合 （1）在生产前，把所需要的料依次投加到反应釜中进行聚合。接着确认所需的原辅材料是否全部正确投料后，观察体系转相情况（不转相的症状是：苯乙烯单体与水分开，形成油水分离现象，或者是形成油包水现象。转相应该是水包油，取样时会发现取样碟上明显是一层厚厚的苯乙烯，水在下层。不转相时油、水分层很明显，若发生以上现象则说明体系不转相），确认体系转相后，就开始进行升温工序。 （2）当温度升至85℃时（升温时间约在2小时左右），反应釜内苯乙烯已经开始聚合反应，应严格控制温度的上升趋势，避免温度上升太快而失去控制。在升温过程中必须经常取样观察粒子转相情况，了解反应趋势以便于控制粒子大小。 （3）在温度升到88℃（低温造粒反应计时零点）时，便进入低温造粒恒温阶段，此阶段为聚合反应关键阶段，必须保持温度的平稳，温度控制在90℃左右（聚合反应起始温度低，粒子形成时间长，导致生产周期长；温度高，虽然粒子形成时间较短，但产品分子量低，挥发物增多，容易引起塌泡，故较适宜的温度为90℃），聚合反应为放热反应，因此需要微开水冷却阀，使少量冷却水进入盘管内并带走释放出的热量。在零点计时一小时后加入高温引发剂。在恒温2.0至3.5小时时为低温造料重点监控阶段，根据反应的速度及粒径情况及时补加分散剂或解救碳酸钙（此时体系的粘度最大，需不断通过加分散剂和碳酸钙防止结块现象的发生）来控制到最佳粒径要求，并保持到粒子稳定下沉。一般在从低温造成粒计时4小时左右，聚合反应转为平稳状态，并开始慢慢硬化。